El lado oscuro del universo

El Lado Oscuro del Universo

Sergio de Régules

La luz de unas estrellas que explotaron hace miles de millones de años reveló recientemente que 75% del Universo está hecho de una forma de energía nunca antes detectada, que produce repulsión gravitacional y acelera la expansión del Universo. ¿Qué será?

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Estudiar la luminosidad de algún objeto del que no tenemos mucha información solo es posible analizando su luz. La suposición más sencilla es que si brilla mucho, está cerca; si brilla poco, está lejos. Pero no es tan simple tal suposición ya que ¿qué tal si está lejos, pero su brillo intrínseco es altísimo? La luminosidad aparente de semejante objeto podría ser mayor que la de otro que está más cerca pero es más tenue, y concluiríamos erróneamente. 

Lo que está escrito en el cielo

Tomando como referencia el primer patrón de luminosidad que se utilizo para medir distancias intergalácticas —las estrellas de brillo variable conocidas como cefeidas— se calculó las distancias de alrededor de 90 “nebulosas espirales”, (lo que hoy conocemos como galaxias).

Luego de compararlo con estudios anteriores resulto que la luz de una galaxia también puede decirnos a qué velocidad se acerca o se aleja de nosotros. La luz de una galaxia se ve más roja cuando ésta se aleja y más azul cuando se acerca.

El descubrimiento de Hubble condujo al poco tiempo a la teoría del Big Bang del origen del Universo. Si las galaxias se están separando, indica que en el pasado estaban más juntas. En un pasado suficientemente remoto estaban concentradas en una región muy pequeña y muy caliente —y no eran galaxias, sino una mezcla increíblemente densa de materia y energía—.

El modelo del Big Bang se fue ajustando con los años.

Poco o muchoUna de las predicciones más importantes del modelo inflacionario atañe a la geometría del espacio. Destacando tres posibilidades. 1. El espacio es plano2. El espacio tiene curvatura positiva, como una esfera.3. Todo depende de qué tan fuerte jale la fuerza de gravedad total del Universo, o

en otras palabras, de cuánta materia y energía contenga éste en total:• poca materia y energía = curvatura negativa• ni mucha ni poca = geometría plana• mucha = curvatura positiva

En cualquiera de los tres casos,la fuerza de gravedad —una fuerza de atracción— frenabala expansión del Universo.

¿Dónde quedó el Universo?Estudios revelaban que el Universo es de geometría plana, sin oportunidad a otra posibilidad.Tomando dicha teoría los cosmólogos concluyeron que faltaba una parte del Universo. De hecho, faltaba la mayor parte: alrededor del 75% de la materia o energía necesaria para explicar que el Universo cumple con una geometría plana. La pregunta era ¿Dónde estaba?

Grandes explosiones, tenues lucecitas

En octubre de 1998 vieron que en una galaxia había aparecido un punto brillante. Era una supernova, una estrella que se hizo y la nombraron Albinoni.

Nueve días después, intentaron medir la luminosidad, así como el corrimiento al rojo de la galaxia en la que se localizaba. Al cabo de varios días confirmaron que se trataba de una supernova de tipo Ia con un corrimiento al rojo de 1.2, lo que indicaba que hizo explosión hace miles de millones de años.

Expansión acelerada En astronomía, mirar lejos es

mirar al pasado. La luz, viajando a 300 mil kilómetros por segundo, tarda cierto tiempo en llegar a la Tierra desde sus fuentes: ocho minutos desde el Sol, unas horas desde Plutón, unos años desde las estrellas más cercanas, 30 mil años desde el centro de nuestra galaxia y muchos miles de millones de años desde las galaxias más lejanas. La luz de Albinoni y su galaxia, por ejemplo, llegó al espejo del telescopio Keck II 10 mil millones de años después de producirse la explosión.

Para 1998, habían estudiado unas 40 supernovas que explotaron entre 4 000 y 7 000 millones de años atrás. Estos datos les bastaron para convencerse de que algo andaba mal con la cosmología del Big Bang. Las supernovas se veían 25% más tenues de lo que correspondía a su corrimiento al rojo si la expansión del Universo se va frenando. Luego de descartar posibles fuentes de error los investigadores anunciaron una conclusión: la expansión del Universo, lejos de frenarse como casi todo el mundo suponía, se está acelerando.

El lado oscuroLa edad del Universo se calculaba suponiendo que la gravedad frenaba la expansión. Si en vez de frenarse, se acelera, el cálculo cambia y el Universo resulta más antiguo.Pero la implicación más tremenda del Universo acelerado tiene que ver con el asunto de la gravedad. Ésta es una fuerza de atracción y, en efecto, tiende a frenar la expansión del Universo. Entonces, ¿qué demonios la está acelerando?En las ciencias, como en la vida, las cosas tienen muchas facetas. El efecto de aceleración del Universo nos pone ante un problema —el de buscar al responsable— pero al mismo tiempo resuelve otro. Porque el efecto de aceleración cósmica requiere energía en cantidades… ejémplo… cósmicas, de modo que hay más energía en el Universo de la que habíamos visto hasta hoy.

En las ciencias hay muchas facetas. El efecto de aceleración del Universo nos pone ante un problema pero al mismo tiempo resuelve otro. Porque el efecto de aceleración cósmica requiere energía en cantidades… ejemplo… cósmicas, de modo que hay más energía en el Universo de la que habíamos visto hasta hoy. Aunque no sepamos qué es, esta nueva energía oscura añadida a los recuentos anteriores de materia y energía, completa la cantidad necesaria para que el Universo sea de geometría plana, como exige el modelo inflacionario. Pero, ¿qué es la energía oscura?

DO

S POSIBILID

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1) La constante cosmológica es una propiedad intrínseca del espacio, es decir, el espacio simplemente es así.

2) La energía oscura provenga de un nuevo tipo de campo, parecido a los campos eléctricos y magnéticos, al que algunos cosmólogos llaman quintaesencia

Adiós, mundo cruel

El Universo se va a acabar —o por lo menos se van a acabar las condiciones aptas para la vida—se consideraban, dos posibles capítulos finales para el Universo: ¿sería la fuerza de gravedad total lo bastante intensa como para frenar la expansión e invertirla, o seguiría el Universo creciendo para siempre? En el primer caso el Universo terminaba con un colosal apachurrón exactamente simétrico al Big Bang; en el segundo, la expansión seguía eternamente, diluyendo el cosmos y haciéndolo cada vez más aburrido.Con el descubrimiento de la expansión acelerada y la energía oscura las cosas han cambiado. Si bien aún no se puede decidir si la energía oscura es constante cosmológica o quintaesencia, El Universo seguirá expandiéndose para siempre hasta que desde la Tierra no veamos ya otras galaxias por haber aumentado tanto las distancias que su luz ya no nos alcance.Pese a todo, las cosas en la Tierra seguirán su curso normal. Pequeño detalle: al Sol se le acabará el combustible en 5 000 millones de años, de modo que, más allá de ese tiempo, no se puede decir que las cosas en la Tierra sigan su curso normal.Dentro de unos 22 mil millones de años se producirá un final que se llama Big Rip (el “Gran Desgarrón”). Mil millones de años antes del Big Rip, la energía fantasma superará a la atracción gravitacional que une a unas galaxias con otras y se desmembrarán los cúmulos de galaxias. Sesenta millones de años antes del fin, se desgarran las galaxias. Tres meses antes del Big Rip, el efecto alcanza la escala de los sistemas planetarios: los planetas se desprenden de sus estrellas. Faltando 30 minutos para el postrer momento, los planetas se desintegran. En la última fracción de segundo del Universo los átomos se desgarran. Luego, nada.Espantoso, ¿verdad? Por suerte, para entonces hace mucho que la Tierra habrá dejado de existir. Qué alivio.

Elaborado por Minerva Pineda

ReferenciaSergio de Régules es físico y divulgador de la ciencia. Su libro más

reciente es Las orejas de Saturno (Paidós, 2003), un libro escrito para leerse plácidamente junto a una piscina. Su columna de

divulgación aparece los jueves en el periódico Milenio.